JPH0754632A - 排ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関から排出される排ガス中に含まれる
微粒子を１次捕集手段から遠隔位置にある２次捕集手段
に移行し、この２次捕集手段で微粒子を処理する。 【構成】 排ガス中の微粒子は、切替弁１８、２０の
開、切替弁１９、２１の閉により１次フィルタ２、４に
捕集される。捕集された微粒子は、配管１０、１２を経
由して遠隔位置にある処理装置２６で処理される。逆洗
時、例えば切替弁１８を閉、切替弁１９を開にし、１次
パルスエア供給部１４より１次フィルタ２の排ガス流れ
方向と逆方向にエアを供給し、１次フィルタ２の捕集微
粒子を吹き飛ばし、切替弁１９、配管１０を経由して処
理装置２６の２次フィルタ６にパルスエアと共に供給す
る。すると微粒子は、２次フィルタ６に捕集される。２
次フィルタ６に捕集された微粒子は、２次エアパルスに
より容器２７内に落下し、ヒータ５０で焼却し、燃焼ガ
スとしてエア抜き切替弁６０から外部に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン等
のエンジンから排出される排ガス中の炭素を主成分とす
る微粒子を捕獲し処理する排ガス処理方法および装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排ガスは、その排
ガス中にカーボンを主成分とする微粒子が高濃度で含ま
れていることから公害の原因になっている。このような
排ガス中の微粒子をフィルタを用いて捕捉あるいは除去
する方法が提案されている。例えば特開平１−１５９４
０８号公報には、フィルタ体で捕捉したカーボン質微粒
子を間欠的に逆向きに流される逆洗気流によってフィル
タ体から剥離し、この剥離した微粒子をフィルタの下方
位置に設けられる再捕集部で燃焼させる方法が開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の方法によると、再捕集部がフィルタの下方位置また
はフィルタの近傍の排ガス流路に設けられているため、
逆洗気流によって剥離した微粒子が再捕集部に捕集され
ずに再度フィルタ体に吹き戻る怖れがある。本発明は、
このような問題点を解決するためになされたもので、排
ガス中に含まれる微粒子を捕集する１次捕集手段から遠
隔位置にある２次捕集手段に捕集微粒子を移行し、この
２次捕集手段で処理し排出するようにした排ガス処理方
法ならびに装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

（第１の発明）前記課題を解決するための本発明第１の
発明による排ガス処理方法は、内燃機関から排出される
排ガス中の微粒子を捕集し処理する排ガス処理方法であ
って、排ガスを流通し排ガス中の微粒子を捕集する第１
の工程と、排ガス流れを止めて、捕集微粒子を排ガス流
れ方向と逆流方向に流し前記微粒子を排気系外部の遠隔
位置に搬送する第２の工程と、前記遠隔位置の微粒子を
燃焼し処理し外部に排出する第３の工程と、を備えたこ
とを特徴とする。

【０００５】この排ガス処理方法において、内燃機関の
運転時、前記第２の工程と前記第３の工程とを定期また
は不定期の間隔をおいて実施することができる。 （第２の発明）本発明第２の発明による排ガス処理方法
は、内燃機関から排出される排ガス中の微粒子を捕集し
処理する排ガス処理方法であって、フィルタに排ガスを
流通し排ガス中の微粒子を捕集する捕集工程と、前記フ
ィルタ中に排ガス流れ方向と逆流方向にエアを流し、前
記フィルタの捕集微粒子を除去する再生工程と、前記捕
集微粒子を排気系外部の遠隔位置に前記エアの圧力によ
り搬送する移送工程と、前記遠隔位置の微粒子を燃焼し
処理し外部に排出する処理工程とを備えたことを特徴と
する。

【０００６】（第３の発明）本発明第３の発明による排
ガス処理装置は、内燃機関から排出される排ガス中の微
粒子を捕集し処理する排ガス処理装置であって、排ガス
を流通し排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、捕集
した微粒子を燃焼し処理する処理装置と、前記フィルタ
の排ガス入口側に設けられる開閉弁と、一方の端部が前
記開閉弁の入口側に接続され、他方の端部が前記処理装
置に接続される配管と、この開閉弁の閉時、前記フィル
タの逆流方向にエアを供給し、前記微粒子を前記開閉
弁、前記配管を経由して前記処理装置に供給するエア供
給手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】この第３の発明を構成する前記処理装置
は、例えば、１次パルスエア中の微粒子を捕集する２次
フィルタと、この２次フィルタ中に１次パルスエア流れ
方向と逆流方向に２次パルスエアを流し、前記２次フィ
ルタの捕集微粒子を除去する２次パルスエア供給手段
と、前記２次フィルタから除去した捕集微粒子を収容す
る容器と、この容器に設けられ、捕集微粒子を燃焼処理
する熱手段とを備える構成にすることができる。

【０００８】

【作用】ディーゼルエンジンから排出される排ガスは、
１次捕集手段例えば１次フィルタの孔に入り、この孔を
区画形成する多孔質の壁体中を通過し、この１次フィル
タから外部に排出される。このとき、排ガス中の微粒子
が多孔質の壁体の入口側で捕集され、排ガス流量の増大
にともない微粒子の堆積量が増大する。

【０００９】次いで、排ガスの流れを停止し、それまで
の排ガスの流れ方向と逆方向に１次フィルタに対しエア
例えばパルスエアを流す。すると、それまでの堆積微粒
子が１次フィルタの排ガス入口側へ吹き飛ばされ、さら
に配管を通って２次捕集手段例えば２次フィルタに回収
される。次いで、この２次フィルタで捕集された微粒子
を処理し、外部に排出する。

【００１０】この排ガス処理方法によると、１次フィル
タで捕集された微粒子を配管を通して遠隔位置にある２
次フィルタで回収した後、処理する構成であるから、１
次フィルタで捕集された微粒子を確実に遠隔位置に移送
し、この遠隔位置で処理するため、遠隔位置の微粒子が
１次フィルタに吹き戻るのが防止される。これにより、
１次フィルタの微粒子捕集機能および再生機能が相乗的
に大幅に向上する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の第１の実施例による排ガス処理装置を図
１〜図８に示す。図１に示すように、排ガス処理システ
ム１は、１次フィルタ２、４、２次フィルタ６、
配管部８、１次エア供給部１４、１６、切替弁１
８、１９、２０、２１、２次エア供給部２４、処理
装置２６からなる。

【００１２】 １次フィルタ２、４は、図１に示すよ
うに、一方の１次フィルタ２と他方の１次フィルタ４と
に選択的あるいは両方にディーゼルエンジンからの排ガ
スを流すよう駆動できる構成になっている。すなわち、
エンジンからの排ガスが切替弁１８または切替弁２０を
通過するように、図１で上向きに排ガスを通過させる位
置に１次フィルタ２、４が設けられている。

【００１３】１次フィルタ２、４の概略的な構成は、図
３および図４に示すとおりである。その構造は、１次フ
ィルタ２、４が円筒状のハニカム構造体で、図３および
図４に示す筒軸方向に連通する多数の通孔３０が形成さ
れている。この通孔３０は、図３に示す座標軸ｘ方向に
延びる壁体３４とｙ方向に延びる壁体３６とが交差され
ることによってｚ軸方向に延びるように形成される。通
孔３０は、その一方側の端部が栓部材３８により目封じ
され、その通孔３０、壁体３６を介して隣り合う通孔３
０の他端側が栓部材３９により目封じされている。この
場合、図３に示すように、栓部材３８ならびに栓部材３
９は、通孔３０を平行列になるように目封じされてい
る。従って、図４に示すように排ガスは、１次フィルタ
２、４の栓部材３９側の通孔３０から入り、壁体３６を
図４に示すように矢印方向に通り抜けて隣の通孔３０か
ら外部に流出する。このとき排ガス中の微粒子が壁体３
６の矢印入口側で捕集される。捕集される微粒子は、通
孔３０中に堆積し、時間経過とともに次第に微粒子の堆
積量が多くなる。

【００１４】ここで、１次フィルタ２、４は、図３およ
び図４に示すように、栓部材３８の内側の貫通孔３０と
外部とを連通する通孔３０１を有する。この通孔３０１
は、１次フィルタ２、４の側面で栓部材３８の直下近傍
に形成される横孔で、栓部材３８の内側に堆積した微粒
子を吹き飛ばすエアを外部から供給するための孔であ
る。この通孔３０１に外部より後述する１次サブパルス
エアを吹き込むことにより、堆積微粒子を効果的に除去
できる。

【００１５】 ２次フィルタ６は、図１に示すよう
に、ハニカム状構造体で、多数の通孔３０の一方側の端
部が目封じされ、目封じされない貫通孔の反対側の端部
が目封じされている。前述の１次フィルタ２、４と同様
に一方の側で目封じされる貫通孔の他方の側の端部が開
口になっており、一方の側の目封じされない貫通孔の他
方の側が目封じされている。

【００１６】 配管部８は、１次フィルタ２、４の入
口側と２次フィルタ６の入口側とを配管１０、１２によ
り接続している。この配管１０、１２により、１次フィ
ルタ２、４から排気系外部の遠隔位置の２次フィルタ６
に微粒子を搬送可能である。 １次エア供給部１４、１６は、１次フィルタ２、４
の栓部材３８側の排ガス流出側に備えられている。この
１次エア供給部１４、１６は、図５に示すように１次メ
インパルス供給部４０と１次サブパルス供給部４２とか
らなる。１次メインパルスおよび１次サブパルスは、パ
ルスエア気流からなり、その発生源は例えばコンプレッ
サ等である。１次メインパルスは、１次フィルタ２、４
の通孔３０の排ガス流出側から排ガス流方向と逆方向に
導入される。また１次サブパルスは、１次サブパルス供
給部４２から配管３０２から通孔３０１を経由して通孔
３０内に導入する。これにより図５に示すように、メイ
ンパルスが通孔３０から壁体３６を通って実線で示す矢
印方向に隣の通孔３０に流入した方の側の通孔３０から
流出する。サブパルスは、排ガス流出側で栓部材３８に
より目封じされている側の近傍で堆積する微粒子を吹き
飛ばすように図６に示す点線矢印方向に導入される。こ
れにより通孔３０内に堆積される微粒子を一度に排ガス
流入側へ排気ガス逆流方向に微粒子を吹き飛ばす。すな
わち図１に示す下方向に微粒子を吹き飛ばす。

【００１７】 切替弁１８、１９、２０、２１は、開
閉弁で、排ガス流通モード（捕集モード）とパルスエア
流通モード（逆洗モード）に選択的に切替可能である。
図１に示す状態では切替弁２０、２１が排ガス流通モー
ドになっており、切替弁１８、１９がパルスエア流通モ
ードになっている。本発明の開閉弁は、バタフライ弁に
代えて、三方弁その他の種類の弁を使用してもよい。

【００１８】図１に示す状態では、右側の切替弁１８、
１９は、排ガス導入口５１が閉、排ガス排出口５３が開
となっている。また左側の切替弁２０、２１は、排ガス
導入口５１が開、排ガス排出口５３が閉となっている。
図１に示す状態では、排ガスは、切替弁２０の排ガス導
入口５１を経由して１次フィルタ４を通り外部に排出さ
れる。パルスエアは、１次メインパルスおよび１次サブ
パルスがそれぞれ１次メインパルス供給源４０、１次サ
ブパルス供給源４２から供給され、１次フィルタ２を通
り、パルスエア排出口５３を通して配管１０より処理装
置２６に導入される。

【００１９】切替弁１８、１９、２０、２１の切替によ
り配管１０または配管１２がそれぞれパルスエアの流通
となり、処理装置２６にパルスエアおよび粒子が導入さ
れる。 ２次エア供給部２４は、コンプレッサ等からなる。
この２次エア供給部２４は、図示しないコンプレッサに
よりパルスエアが２次フィルタ６に供給可能になってい
る。エア抜き切替弁６０の閉時、２次エア供給部２４か
らパルス気流を供給すると、２次フィルタ６の捕集微粒
子が孔３０から吹き飛ばされ、処理装置２６の容器２７
に落下する。

【００２０】 処理装置２６は、排気系外部の遠隔位
置に設けられるもので、２次フィルタ６で捕集し吹き落
とした微粒子を電気ヒータ５０により燃焼し処理する装
置である。燃焼された燃焼ガスは２次フィルタ６、エア
抜き切替弁６０を通り外部に排出される。次に、捕集モ
ードと逆洗モードにおける弁切替動作およびパルスエア
のオンオフについて図７および図８に基づいて説明す
る。

【００２１】捕集時、図１において、切替弁１８、２０
が開、切替弁１９、２１が閉となり、ディーゼルエンジ
ンから排出される排ガスは１次フィルタ２、４で捕集さ
れる。そして、定期的に１次フィルタ２、４を逆洗す
る。図７に示すように、例えば６秒の逆洗プロセスと２
分５４秒の捕集プロセスを繰り返す。この逆洗プロセス
において、切替弁１８および切替弁２０ならびにエア抜
き切替弁６０の動作は図８に示す通りである。この逆洗
プロセスは、（Ａ）再生プロセス、（Ｂ）移送プロセ
ス、（Ｃ）処理プロセスからなる。

【００２２】（Ａ）再生プロセス 再生プロセスでは、切替弁１８が閉、切替弁１９が開に
切替わり、この状態継続期間は１秒である。そしてこの
切替りと同時に１次パルスエアが０．１秒オンされる。
この１次フィルタ２（＃１）の再生が終了すると、次い
で同様の動作が１次フィルタ４（＃２）の再生が行われ
る。すなわち１次フィルタ＃２の切替弁２０が閉、切替
弁２１が開に切替わり、この状態が１秒続く。この切替
りと同時に１次パルスエアがオフからオンに切り替り、
このオン時間は０．１秒である。これによって１次フィ
ルタ２（＃１）と１次フィルタ４（＃２）の再生プロセ
スを終了する。その後、１次フィルタ２（＃１）と４
（＃２）については、排ガス中の微粒子を捕集する動作
を実行する。

【００２３】（Ｂ）移送プロセス 移送プロセスでは、再生プロセス終了後、１次パルスエ
アに乗せられた微粒子が配管１０、１２を経由して処理
装置２６の容器２７に移送される動作が終了するまでを
いう。本実施例では、１次エアパルス供給源からの供給
圧によって一気に微粒子が配管１０、１２を経由して遠
隔位置の容器２７に搬送される。微粒子の搬送手段は、
エアパルスのみで、他の移送手段を使用しない。ここ
で、エアパルスとしては、高速エア、高圧エア等を用
い、例えばハニカムフィルタ出口のエア流速、エア圧力
等を適宜設定する。

【００２４】（Ｃ）処理プロセス ２次フィルタ６に微粒子が捕集されると、エア抜き切替
弁６０が開状態から閉状態に切替る。これと同時に２次
パルスエアが２次フィルタ６から逆方向に吹き込まれ、
２次フィルタ６の捕集微粒子が処理装置２６の容器２７
内に落下する。２次パルスエアのオン時間は０．１秒で
ある。またエア抜き切替弁６０の閉状態時間は約３秒で
ある。そして容器２７の底部に落下した微粒子が電気ヒ
ータ５０により燃焼されて焼却される。燃焼ガスは容器
２７から２次フィルタ６を通りエア抜き切替弁６０を経
由して外部に排出される。これにより、微粒子の処理除
去が完了する。

【００２５】上記再生プロセス、移送プロセスおよび処
理プロセスからなる逆洗プロセスは、この場合約６秒で
完了するが、この逆洗プロセスは、１次フィルタ２（＃
１）および１次フィルタ４（＃２）の捕集動作の中にお
いて３分間隔で定期的に実行される。なお、上記第１の
実施例における１次フィルタ２、４、切替弁１８、１９
と切替弁２０、２１の切替動作については約１秒の時間
差を設けたが、本発明としては、これに限らず、１個の
１次フィルタを再生するごとに１回の２次パルスエアに
より再生処理するようにしても良い。また不定期に逆洗
プロセスを実行してもよい。

【００２６】次に、排ガス処理システムの圧力損失につ
いて前記第１の実施例と従来の比較例とを対比した実験
結果について説明する。 （実験１）ここで、前記第１の実施例と対比した比較例
１は、１次フィルタ直下に２次フィルタ（再捕集部）を
設けた例である。

【００２７】実験１は、排ガス処理システムの圧力損失
について実験した。比較例１は、２次フィルタの位置以
外は前記第１の実施例と同一条件下で実験した。その実
験結果を図１０に示す。図１０に示すように、比較例１
に比べ、前記第１の実施例は、圧力損失が相対的に小さ
い。これは、比較例１の場合、スス等の微粒子の舞い上
がりにより１次フィルタの逆洗プロセスが充分に完結し
ないうちに捕集プロセスに移行することに起因するもの
と考えられる。前記第１の実施例の場合、２次フィルタ
が排気系の外部に設置されるため、逆洗プロセスを確実
に完了した後に捕集プロセスに移行する。

【００２８】（実験２）比較例２は、従来の通孔の目封
じに千鳥目封じをした例である。これに対し前記第１の
実施例は、列目封じであり側面に横孔を設け、この横孔
からサブパルスを吹き込んだ例である。実験２は、排ガ
ス処理システムの圧力損失について実験した。比較例２
は、１次フィルタの構造およびサブパルス供給以外は前
記第１の実施例と同一条件下で実験した。その実験結果
を図１１に示す。図１１に示すように、比較例２では、
排ガス処理システムの時間経過とともに圧力損失が増大
する。これは、比較例２の場合、スス等の微粒子の詰り
度が次第に増大することによるものと推測される。これ
に対し、前記第１の実施例では、２次フィルタが排気系
の外部に設置されることとサブパルスによる逆洗プロセ
スにより１次フィルタの再生が充分になされることとに
よるものと考えられる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施例を図９に示
す。第２の実施例は、１個の１次フィルタのみで捕集プ
ロセスと逆洗プロセスを行う例である。すなわち切替弁
１８、１９と１次フィルタ２を流通する通路７２をバイ
パスするバイパス通路７４を設けた例である。すなわ
ち、捕集時、排ガスは通路７２を通り、逆洗プロセスの
再生プロセス時にバイパス通路７４に排ガスを流す。こ
の切替動作は切替弁８８、９０の切替により行われる。

【００３０】この第２の実施例では、単数個の１次フィ
ルタを設ければ良いから構成が簡単になり製作コストを
低減できるという効果がある。再生時、排ガスがバイパ
ス通路７４を通り外部に排出されるため、排ガス中の微
粒子は捕集されない。しかし、排ガスの微粒子の捕集期
間に比べ逆洗プロセスの再生期間は極めて短い期間であ
るから、排ガス中の微粒子の捕集不能による問題はほと
んどない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の排ガス処理
方法および排ガス処理装置によると、１次フィルタで捕
集した微粒子を１次フィルタから遠隔位置にある処理装
置に移送した後処理するため、逆吹き戻りによる１次フ
ィルタの詰まりが防止され、１次フィルタの適正な再生
が行われ、また排ガス中の微粒子の処理除去効果が大に
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による排ガス処理システム
の概略構成図である。

【図２】本発明の第１実施例による排ガスの流路および
パルスの流路を示す回路図である。

【図３】本発明の第１実施例の１次フィルタを示す模式
的斜視図である。

【図４】図３に示す１次フィルタの模式的縦断面図であ
る。

【図５】本発明の第１実施例の再生時における１次メイ
ンパルスエアおよび１次サブパルスエアの流れ方向を示
す１次フィルタの模式的斜視図である。

【図６】図５に示す１次フィルタの模式的縦断面図であ
る。

【図７】本発明の第１実施例の捕集プロセスと逆洗プロ
セスを示すタイムチャート図である。

【図８】本発明の第１実施例による逆洗プロセス時の１
次フィルタの切替弁および２次フィルタの切替弁ならび
に各パルスエアのオンオフを示すタイムチャート図であ
る。

【図９】本発明の第２実施例の排ガスおよびパルスエア
の流れを示す回路図である。

【図１０】本発明の第１実施例と比較例１について圧力
損失と時間の関係を示す図である。

【図１１】本発明の第１実施例と比較例２について圧力
損失と時間の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 排ガス処理システム ２ １次フィルタ（フィルタ） ４ １次フィルタ（フィルタ） ６ ２次フィルタ ８ 配管部 １０ 配管 １２ 配管 １４ １次パルスエア供給部（エア供給手段） １６ １次パルスエア供給部（エア供給手段） １８、１９ 切替弁 ２０、２１ 切替弁 ２４ ２次エア供給部 ２６ 処理装置 ２７ 処理容器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関から排出される排ガス中の微粒
   子をハニカム構造状フィルタにより捕集し処理する排ガ
   ス処理方法であって、 排ガスを流通し排ガス中の微粒子を捕集する第１の工程
   と、 排ガス流れを止めて、捕集微粒子を排ガス流れ方向と逆
   流方向に流し前記微粒子を排気系外部の遠隔位置に搬送
   する第２の工程と、 前記遠隔位置の微粒子を燃焼し処理し外部に排出する第
   ３の工程と、 を含むことを特徴とする排ガス処理方法。
2. 【請求項２】 内燃機関の運転時、前記第２の工程と前
   記第３の工程とを定期または不定期の間隔をおいて実施
   することを特徴とする請求項１記載の排ガス処理方法。
3. 【請求項３】 内燃機関から排出される排ガス中の微粒
   子を捕集し処理する排ガス処理方法であって、 フィルタに排ガスを流通し排ガス中の微粒子を捕集する
   捕集工程と、 前記フィルタ中に排ガス流れ方向と逆流方向にエアを流
   し、前記フィルタの捕集微粒子を除去する再生工程と、 前記捕集微粒子を排気系外部の遠隔位置に前記エアの圧
   力により搬送する移送工程と、 前記遠隔位置の微粒子を燃焼し処理し外部に排出する処
   理工程と、 を含むことを特徴とする排ガス処理方法。
4. 【請求項４】 内燃機関から排出される排ガス中の微粒
   子を捕集し処理する排ガス処理装置であって、 排ガスを流通し排ガス中の微粒子を捕集するフィルタ
   と、 捕集した微粒子を燃焼し処理する処理装置と、 前記フィルタの排ガス入口側に設けられる開閉弁と、 一方の端部が前記開閉弁の入口側に接続され、他方の端
   部が前記処理装置に接続される配管と、 この開閉弁の閉時、前記フィルタの逆流方向にエアを供
   給し、前記微粒子を前記開閉弁、前記配管を経由して前
   記処理装置に供給するエア供給手段と、 を備えたことを特徴とする排ガス処理装置。
5. 【請求項５】 前記処理装置は、 １次パルスエア中の微粒子を捕集する２次フィルタと、 この２次フィルタ中に１次パルスエア流れ方向と逆流方
   向に２次パルスエアを流し、前記２次フィルタの捕集微
   粒子を除去する２次パルスエア供給手段と、 前記２次フィルタから除去した捕集微粒子を収容する容
   器と、 この容器に設けられ、捕集微粒子を燃焼処理する熱手段
   と、 を備えたことを特徴とする排ガス処理装置。